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[硕士论文] 赵金朋
材料科学与工程 湘潭大学 2017(学位年度)
摘要:蓝色无机颜料在涂料、陶瓷、玻璃、印刷和艺术等行业应用广泛。随着市场对其性能的要求逐步提高及人们环保意识的增强,怎样制备红相值高、颜色丰富、粒径小和绿色环保的蓝色无机颜料显得尤为重要。本文选取尖晶石CoAl2O4、硅锌矿(Zn,Co)2SiO4及钇铟锰蓝三种蓝色颜料为研究对象,研究了原料种类及配比、烧结温度和时间、矿化剂对颜料显微结构、颜色及形貌的影响,另外研究了稀土掺杂钇铟锰蓝的发光性能。论文主要研究内容及结论如下:
  (1)对于CoAl2O4颜料,随着原料中Co含量的增加,产物的亮度值L下降,红相值A先增加后降低,蓝相值B先降低后增加,在Co:Al=1:2(mol)左右呈现较好的蓝色;烧结温度增加、烧结时间延长有利于CoAl2O4的生成,并使颜料亮度值L和红相值A增加,蓝相值B减小;矿化剂促进固相反应的同时使产物颗粒尺寸明显变大。矿化剂KNO3使颜料的红相A降低、蓝相值B增加,而矿化剂HBO3则使颜料的红相值A显著提高、蓝相值B稍微增加。
  (2)对于(Zn,Co)2SiO4颜料,改变原料中Co、Zn和Si的相对含量可合成几微米到十几微米、颜色从深绿到亮蓝色的一系列颜料,产物主要为六角相(Zn,Co)2SiO4及未反应的游离SiO2;以硅微粉为硅源时,在Co:Zn:Si的相对含量为0.30:0.25:0.45(mol)附近,颜料呈现较强的红相蓝色,其 LAB值为(25.55,15.32,-51.17);相比硅微粉作为硅源,用硅溶胶作为硅源可使同样条件下颜料的亮度值L和红相值A明显提高、蓝相值B降低,提高烧结温度有利于红相蓝色(Zn,Co)2SiO4颜料的合成,使其红相值A增加、蓝相值B降低,硅溶胶颗粒细小有利于颜料合成,但硅溶胶颗粒之间容易反应而使产物颗粒团聚长大;硅藻土可在一定程度防止硅溶胶颗粒在固相反应前团聚,但会使颜料的亮度值 L和红相值A降低、蓝相值B增加。
  (3)对于YIn1-xMnxO3颜料,随着 Mn含量的增加,产物从六角相 YInO3逐渐过渡到六角相YMnO3,当x从0增加到0.2时,产物的亮度值L和蓝相值B快速降低、红相值A明显增大,x等于0.2时,产物呈红相蓝色,其LAB值为(27.12,5.14,-38.53);提高烧结温度可使YIn0.9Mn0.1O3颜料的红相值A增加、蓝相值B减小,而烧结时间对颜料的色度值影响较小;YIn0.9Mn0.1O3在红外波段有良好的透过率,通过稀土掺杂,可实现可见和红外波段的上(下)转换发光;利用溶胶凝胶法,可在较低温度(950℃)合成YIn0.9Mn0.1O3蓝色颜料。
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